TWI611848B - 基板洗淨裝置及基板洗淨方法 - Google Patents
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Abstract
即使表面特性為疏水性，仍可以高洗淨度有效洗淨基板表面
之大致全部區域，減低殘留於基板表面之瑕疵數。
本發明係使洗淨構件46以垂直方向延伸之旋轉軸O1為中
心旋轉，並朝向一個方向移動，在洗淨液存在下，將洗淨構件46之下端接觸面46a與水平旋轉之基板W表面摩擦來洗淨該表面。洗淨構件46具有下端接觸面46a與外周面46c上之直線形成的角α為90°<α≦150°之倒圓錐梯形狀。
Description
本發明係關於一種在洗淨液存在下，使垂直方向延伸之圓柱狀的洗淨構件(筆形洗淨構件)的下端接觸面接觸於水平旋轉之半導體晶圓等的基板表面，使洗淨構件自轉並向一個方向移動，而摩擦洗淨基板表面之基板洗淨裝置及基板洗淨方法。本發明之基板洗淨裝置及基板洗淨方法亦可對應於Φ450mm之大直徑的半導體晶圓，亦可適用於平面板製造工序、CMOS或CCD等影像感測器製造工序、MRAM之磁性膜製造工序等。
伴隨近年半導體元件之微細化，廣為進行在基板上形成物性不同之各種材料膜，並將其加以洗淨。例如在以金屬埋入形成於基板表面之絕緣膜內的配線溝，而形成配線之金屬鑲嵌配線形成工序中，在金屬鑲嵌配線形成後，先以化學機械研磨(CMP)研磨除去基板表面之多餘金屬，而在CMP後之基板表面露出金屬膜、障壁膜及絕緣膜等對水浸潤性不同之複數種膜。
在藉由CMP而露出金屬膜、障壁膜及絕緣膜等之基板表面，存在CMP中使用之泥漿的殘渣(泥漿殘渣)及金屬研磨屑等微粒子(瑕疵)，若基板表面洗淨不徹底而在基板表面留下殘渣物時，會造成從基板表面留下殘渣物之部分產生洩漏，或成為密合性不良之原因等可靠性方面的問題。因而，需要以高洗淨度來洗淨露出金屬膜、障壁膜及絕緣膜等對水
之浸潤性不同的膜之基板表面。
作為使垂直方向延伸之洗淨構件自轉並在一個方向移動，來摩擦洗淨半導體晶圓等基板表面的基板洗淨裝置，曾提出有對基板表面之作用部位使用尖細狀的洗淨構件者(參照專利文獻1)；使洗淨構件傾斜指定角度，僅直徑方向之一端部與基板接觸者(參照專利文獻2)；使用由至少平滑地形成洗淨作用面之天然橡膠構成的洗淨構件者(參照專利文獻3)等。更提出有使基板與洗淨構件彼此反方向旋轉以提高洗淨效果之基板洗淨裝置(參照專利文獻4)。
[專利文獻1]日本特開2002-18368號公報
[專利文獻2]日本特開2000-15189號公報
[專利文獻3]日本特開平10-312982號公報
[專利文獻4]日本特開2006-73788號公報
過去的一般金屬鑲嵌配線中，金屬係使用鎢，絕緣膜係分別使用氧化膜。鎢及氧化模具有例如對水為接觸角15°以下之親水性的表面特性。近年來，金屬鑲嵌配線中，配線金屬係採用銅，絕緣膜係採用介電常數低之所謂low-k膜。該銅及low-k膜由於CMP後之表面特性係例如對水為接觸角30°以上的疏水性，因此，將藉由CMP而露出銅及low-k膜之基板表面，在洗淨液存在下，以使用垂直方向延伸之洗淨構件(筆形洗淨構件)
摩擦洗淨時，基板表面之浸潤性的不均勻性擴大，造成以高洗淨度洗淨基板表面困難。
由於洗淨後殘留於基板表面上之泥漿殘渣等微粒子(瑕疵)會導致半導體元件的生產率降低，因此，強烈要求開發出如表面狀態係疏水性之半導體元件在CMP研磨後的基板表面，即使表面狀態係疏水性，仍可以高洗淨度洗淨基板表面，減低殘留於基板表面之瑕疵數的基板洗淨裝置及基板洗淨方法。
使垂直方向延伸之洗淨構件自轉並在一個方向移動，來摩擦洗淨之習知一般的基板洗淨裝置中，由於並非為考慮了伴隨洗淨構件之變形而來的洗淨構件對基板表面之接觸壓力之變化者，因此要以高洗淨度洗淨基板表面之大致全部區域一般是有困難的。
特別是，今後矽晶圓之尺寸最大會從Φ300mm變成Φ450mm之大直徑，因此，以高洗淨度洗淨Φ450mm之矽晶圓等基板表面的大致全部區域將更為困難。
本發明係鑑於上述情形而創者，其目的為提供一種即使表面特性為疏水性，仍可以高洗淨度有效洗淨基板表面之大致全部區域，而減低殘留於基板表面之瑕疵數的基板洗淨裝置及基板洗淨方法。
為了達成上述目的，本發明之基板洗淨裝置係使洗淨構件以垂直方向延伸之旋轉軸為中心旋轉，並朝向一個方向移動，在洗淨液存在下，將前述洗淨構件之下端接觸面與水平旋轉之基板表面摩擦來洗淨該表面者，前述洗淨構件具有下端接觸面與外周面上之直線形成的角α為90°<
α≦150°之倒圓錐梯形狀。
藉此，使洗淨構件朝向一個方向移動，並將洗淨構件之下端接觸面與基板表面摩擦來洗淨該表面時，藉由傾斜洗淨構件之旋轉軸，即使該洗淨構件之變形量(撓曲量)變化時，仍可防止洗淨構件之下端接觸面的一部分從基板表面浮起，藉此，調整洗淨構件對基板表面之接觸壓力，即使表面特性為疏水性，仍可以高洗淨度有效洗淨基板表面之大致全部區域。
宜使前述洗淨構件之旋轉軸傾斜於與該洗淨構件之移動方向相同的方向，並使前述洗淨構件朝向一個方向移動。
例如，洗淨構件之移動方向係右方向時，係使洗淨構件之旋轉軸傾斜於右方向。藉此，可以沿著洗淨構件之移動方向而變形量(撓曲量)變大的方式使洗淨構件變形，以洗淨構件對基板表面之接觸壓力沿著洗淨構件的移動方向變大之方式，以洗淨構件洗淨基板表面。
宜使前述洗淨構件對前述基板之旋轉方向旋轉於反方向。
藉此，可相對提高洗淨構件之比基板外周側接近部分的洗淨構件之旋轉速度與基板之旋轉速度的相對旋轉速度，而提高基板外周側區域之洗淨效果。
宜以前述洗淨構件之下端接觸面通過前述基板之旋轉中心，且前述洗淨構件之旋轉軸不通過前述基板之旋轉中心的方式，使前述洗淨構件朝向一個方向移動。
藉此，可確實洗淨基板之旋轉中心部。
本發明之基板洗淨方法係使具有倒圓錐梯形狀，且下端接觸
面與外周面上之直線形成的角α為90°<α≦150°之洗淨構件，以垂直方向延伸之旋轉軸為中心旋轉，並朝向一個方向移動，在洗淨液存在下，將前述洗淨構件之下端接觸面與水平旋轉之基板表面摩擦來洗淨該表面。
根據本發明，使洗淨構件朝向一個方向移動，並使洗淨構件之下端接觸面與基板之表面摩擦來洗淨該表面時，藉由傾斜洗淨構件之旋轉軸，即使該洗淨構件之變形量(撓曲量)變化時，仍可防止洗淨構件之下端接觸面的一部分從基板表面浮起。藉此，調整洗淨構件對基板表面之接觸壓力，即使表面特性為疏水性，仍可以高洗淨度有效洗淨基板表面之大致全部區域，減低殘留於基板表面之瑕疵數。
10‧‧‧機架
12‧‧‧載入口
14a~14d‧‧‧研磨單元
16‧‧‧第一洗淨單元
18‧‧‧第二洗淨單元
20‧‧‧乾燥單元
22‧‧‧第一搬送機器人
24‧‧‧搬送單元
26‧‧‧第二搬送機器人
28‧‧‧第三搬送機器人
30‧‧‧控制部
40‧‧‧基板保持機構
42‧‧‧支撐軸
44‧‧‧搖動臂
46‧‧‧洗淨構件
46a‧‧‧下端接觸面
46b‧‧‧上端面
46c‧‧‧外周面
48‧‧‧洗淨液供給噴嘴
50‧‧‧比較洗淨構件
50a‧‧‧下端接觸面
52‧‧‧縮頸部分
60‧‧‧夾盤
62‧‧‧支臂
64‧‧‧旋轉軸
66‧‧‧基座
A‧‧‧開始洗淨位置
B‧‧‧最外周位置
C‧‧‧接觸區域
D1、D2‧‧‧直徑
E、F‧‧‧旋轉方向
M‧‧‧移動方向
O1‧‧‧旋轉軸
O2‧‧‧垂直軸
O3‧‧‧旋轉軸
O4‧‧‧垂直軸
O5‧‧‧旋轉中心
P、P1、P2、P3‧‧‧接觸壓力
R‧‧‧半徑
S1、S2、S3‧‧‧直線
S4‧‧‧距離
W‧‧‧基板
第一圖係顯示具備本發明之實施形態的基板洗淨裝置之基板處理裝置的全體構成平面圖。
第二圖係顯示作為第一圖所示之第二洗淨單元而使用的本發明之實施形態的基板洗淨裝置之斜視圖。
第三圖係顯示第二圖所示之第二洗淨單元的基板與洗淨構件之關係斜視圖。
第四圖係洗淨構件之斜視圖。
第五圖係洗淨構件之底視圖。
第六圖係通過洗淨構件之中心的縱剖面圖。
第七圖(a)係顯示洗淨構件之旋轉軸與垂直軸一致，使洗淨構件旋轉，並使洗淨構件移動之狀態圖，第七圖(b)係顯示在使洗淨構件之旋轉軸傾斜
於與洗淨構件之移動方向相同的方向狀態下，使洗淨構件旋轉，並使洗淨構件移動之狀態圖。
第八圖(a)係顯示過去之一般圓柱狀的洗淨構件之旋轉軸與垂直軸一致，使洗淨構件旋轉，並使洗淨構件移動之狀態圖，第八圖(b)係顯示在使洗淨構件之旋轉軸傾斜於與洗淨構件之移動方向相同的方向狀態下，使洗淨構件旋轉，並使洗淨構件移動之狀態圖。
第九圖係顯示在第七圖(b)所示狀態下之洗淨構件對基板表面的接觸壓力之分布狀態圖。
第十圖(a)係顯示在第九圖中之洗淨構件的左半部(位於基板中心側之部分)之基板的旋轉方向、洗淨構件的旋轉方向及洗淨構件對基板表面之接觸壓力的關係圖。第十圖(b)係顯示在洗淨構件的右半部(位於基板外周側之部分)之基板的旋轉方向、洗淨構件的旋轉方向及洗淨構件對基板表面之接觸壓力的關係圖。
第十一圖係顯示在第八圖(a)所示狀態下之洗淨構件對基板表面的接觸壓力之分布狀態圖。
第十二圖(a)係顯示在第十一圖中之洗淨構件的左半部(位於基板中心側之部分)之基板的旋轉方向、洗淨構件的旋轉方向及洗淨構件對基板表面之接觸壓力的關係圖。第十二圖(b)係顯示在洗淨構件的右半部(位於基板外周側之部分)之基板的旋轉方向、洗淨構件的旋轉方向及洗淨構件對基板表面之接觸壓力的關係圖。
第十三圖係顯示基板、洗淨構件及洗淨液供給噴嘴的位置關係平面圖。
第十四圖係顯示實施例1,2及比較例1,2中計測樣品表面留下之瑕疵數的結果圖表。
第十五圖係顯示實施例3及比較例3中計測樣品表面留下之瑕疵數的結果圖表。
以下，參照圖式說明本發明之實施形態。
第一圖係顯示具備本發明之實施形態的基板洗淨裝置之基板處理裝置的全體構成平面圖。如第一圖所示，基板處理裝置具備概略矩形狀之機架10、及放置儲存多數個半導體晶圓等之基板的基板匣盒之載入口12。載入口12鄰接於機架10而配置。載入口12中可搭載開放式匣盒、SMIF(標準製造介面(Standard Manufacturing Interface))密閉容器(Pod)或FOUP(前開統一密閉容器(Front Opening unified Pod))。SMIF、FOUP係內部收納基板匣盒，藉由以分隔壁覆蓋可保持與外部空間獨立之環境的密閉容器。
在機架10之內部收容有複數個(本例係4個)研磨單元14a~14d、洗淨研磨後之基板的第一洗淨單元16及第二洗淨單元18、以及使洗淨後之基板乾燥的乾燥單元20。研磨單元14a~14d沿著基板處理裝置之長度方向排列，洗淨單元16,18及乾燥單元20亦沿著基板處理裝置之長度方向排列。本發明之實施形態的基板洗淨裝置適用於第二洗淨單元18。
在被載入口12、位於該載入口12側之研磨單元14a及乾燥單元20包圍的區域配置第一搬送機器人22，並與研磨單元14a~14d平行地配置搬送單元24。第一搬送機器人22從載入口12接收研磨前之基板送交搬送單元24，並且將乾燥後之基板從乾燥單元20接收送回載入口12。搬送單元
24搬送從第一搬送機器人22所接收之基板，並在與各研磨單元14a~14d之間進行基板之送交。
於第一洗淨單元16及第二洗淨單元18之間，配置在此等各單元16,18之間進行基板送交的第二搬送機器人26，並於第二洗淨單元18與乾燥單元20之間，配置在此等各單元18,20之間進行基板之送交的第三搬送機器人28。再者，於機架10之內部配置有控制基板處理裝置之各機器動作的控制部30。
本例之第一洗淨單元16係使用在洗淨液存在下，使圓柱狀且長條狀水平延伸之滾筒洗淨構件接觸於基板表面(及背面)，並使基板及滾筒洗淨構件分別在一個方向旋轉，來摩擦洗淨基板表面(及背面)之滾筒洗淨單元。該第一洗淨單元(滾筒洗淨單元)16係併用在洗淨液中施加1MHz附近之超音波，使洗淨液之振動加速度的作用力作用於附著在基板表面之微粒子的超音波洗淨而構成。
第二洗淨單元18係使用本發明之實施形態的基板洗淨裝置。此外，乾燥單元20係使用朝向水平旋轉之基板，從移動之噴射噴嘴噴出IPA蒸氣使基板乾燥，進一步使基板以高速旋轉，藉由離心力使基板乾燥的自旋乾燥單元。
第二圖係顯示作為第一圖所示之第二洗淨單元18而使用的本發明之實施形態的基板洗淨裝置概要之斜視圖，第三圖係顯示第二圖所示之第二洗淨單元18中的基板與洗淨構件之關係斜視圖。
如第二圖及第三圖所示，作為本發明實施形態之基板洗淨裝置的第二洗淨單元18具備：保持半導體晶圓等之基板W並使其旋轉的基板
保持機構40；以基板保持機構40保持之配置於基板W側方的隨意旋轉之支撐軸42；及在該支撐軸42之上端連結了基部之水平方向延伸的搖動臂44。在搖動臂44之自由端(前端)，隨意上下移動且隨意自轉地安裝有例如由PVA海綿構成，以概略垂直方向延伸之旋轉軸O1為中心而旋轉的筆型洗淨構件46。該筆型洗淨構件46之直徑設定成比基板W之直徑小。再者，於基板保持機構40所保持之基板W的側方且在上方配置有在水平地旋轉之基板W表面供給洗淨液的洗淨液供給噴嘴48。
基板保持機構40具備複數支(圖示係4支)在前端裝設了水平狀態保持基板W之夾盤60的支臂62，該支臂62之基端連結於與旋轉軸64一體旋轉之基座66。藉此，基板保持機構40之夾盤60所保持的基板W可在箭頭E方向旋轉。
筆型洗淨構件46藉由搖動臂44伴隨支撐軸42之旋轉的搖動，如第三圖箭頭M所示，沿著基板W之概略半徑方向，從基板W之大致中心朝向基板之外周緣移動。
筆型洗淨構件46如第四圖至第六圖之詳細所示，其上端面46b之面積(直徑D2)比下端接觸面46a之面積(直徑D1)大(D1<D2)。第六圖顯示通過筆型洗淨構件46之中心的縱剖面圖。如第六圖所示，筆型洗淨構件46具有下端接觸面46a與外周面46c上之直線(母線)形成的角α為90°<α≦150°的倒圓錐梯形狀。該筆型洗淨構件46之下端接觸面46a與外周面46c上的直線形成之角α宜為90°<α≦120°，更宜為95°<α≦120°。
以下說明藉由第二洗淨單元18洗淨基板W之例。如第二圖所示，首先，以基板保持機構40之夾盤60水平地保持基板W並使其旋轉。該
基板W之旋轉方向E例如第二圖及第三圖所示，係順時鐘方向。在該水平旋轉之基板W的表面，從洗淨液供給噴嘴48供給洗淨液。此時，筆型之洗淨構件46位於基板W之旋轉中心附近的上方之開始洗淨位置A(參照第十三圖)。
其次，使洗淨構件46旋轉於與基板W之旋轉方向E相反的旋轉方向F(參照第二圖及第三圖)而下降，使洗淨構件46之下端接觸面46a以指定之按壓力接觸於基板W表面。而後，使下端接觸面46a以指定之按壓力接觸於基板W表面，並使搖動臂44工作，而使筆型之洗淨構件46如第三圖所示地沿著基板W之大致半徑方向的移動方向M，移動至基板W之外周緣的結束洗淨位置。藉此，對基板W整個表面藉由洗淨構件46進行摩擦洗淨。
此處，如第七圖(a)所示，亦可洗淨構件46之旋轉軸O1與垂直軸O2一致之方式，而以旋轉軸O1為中心使洗淨構件46旋轉，並朝向基板W之外周緣，使洗淨構件46沿著移動方向M移動。本實施例中如第七圖(b)所示，係在使洗淨構件46之旋轉軸O1以傾斜角θ程度傾斜於與洗淨構件46之移動方向M相同方向的狀態下，換言之，係在使洗淨構件46之旋轉軸O1對垂直軸O2以傾斜角θ程度傾斜於M方向的狀態下，以旋轉軸O1為中心使洗淨構件46旋轉，並朝向基板W之外周緣，使洗淨構件46沿著移動方向M移動。傾斜角θ宜為1。~15°。從過度增大傾斜角θ時，洗淨液不易進入洗淨構件46與基板W之間，此外，藉由洗淨構件46之傾斜在基板上施加之壓力過大，在接觸面內之壓力分布過度偏差的觀點，而將傾斜角設定為1°以上、15°以下(1°≦α≦15°)。此處，傾斜角α亦可並非1°以上，只要在洗淨構件46之旋轉軸O1未傾斜之狀態，亦即傾斜角比0°大即可。
此時，如前述，第六圖中，藉由使用具有下端接觸面46a與外周面46c上之直線形成的角α為90°<α≦150°的倒圓錐踢形狀之洗淨構件46，可防止下端接觸面46a之一部分從基板W之表面浮起。
換言之，如第八圖(a)所示，使過去一般圓柱狀之洗淨構件(以下稱為比較洗淨構件)50，其旋轉軸O3與垂直軸O4一致之方式，以旋轉軸O3為中心旋轉，並朝向基板W之外周緣，使比較洗淨構件50沿著移動方向M移動情況下，比較洗淨構件50之下端接觸面50a不致從基板W之表面浮起。但是，如第八圖(b)所示，在使比較洗淨構件50之旋轉軸O3僅以傾斜角θ程度傾斜於與比較洗淨構件50之移動方向M相同方向狀態下，以旋轉軸O3為中心使比較洗淨構件50旋轉，並朝向基板W之外周緣而沿著移動方向M移動時，在比較洗淨構件50之移動方向側的外周面因撓曲而發生縮頸部分52，導致在該縮頸部分52下方之下端接觸面50a的部分從基板W之表面浮起。第八圖中，洗淨構件50之旋轉方向F與基板W的旋轉方向E係相同方向。
如此，比較洗淨構件50之下端接觸面50a的一部分可能從基板W之表面浮起時，會在比較洗淨構件50與基板W之間保持微粒子(瑕疵)，導致保持於該比較洗淨構件50與基板W間之的微粒子排放到比較洗淨構件50外部之基板W上，而留在基板W上。
本實施例係藉由將洗淨構件46形成倒圓錐梯形狀，即使在使洗淨構件46之旋轉軸O1僅以傾斜角θ程度傾斜於與洗淨構件46之移動方向M相同方向的狀態下，以旋轉軸O1為中心使洗淨構件46旋轉，並朝向基板W之外周緣，使洗淨構件46沿著移動方向M移動，下端接觸面46a之一部分仍不致從基板W表面浮起。此時如第九圖所示，因為洗淨構件46之變形量(撓
曲量)隨下端接觸面46a朝向洗淨構件46之移動方向M側而變大，所以，洗淨構件46對基板W表面之接觸壓力P可隨朝向洗淨構件46之移動方向M而變大。
換言之，洗淨構件46之靠近基板W外周側的部分(第九圖中洗淨構件46之右半部分)，洗淨構件46對基板W表面之接觸壓力P1相對變大，洗淨構件46之靠近基板W中心側的部分(第九圖中洗淨構件46之左半部分)，洗淨構件46對基板W表面之接觸壓力P2相對變小。藉此，調整洗淨構件46對基板W表面之接觸壓力P，即使基板W之表面特性為疏水性，仍可以高洗淨度有效洗淨基板W表面之大致全部區域。
如此，洗淨構件46之靠近基板W外周側的部分(第九圖中洗
淨構件46之右半部分)，如第十圖(b)所示，藉由洗淨構件46對基板W表面之接觸壓力P1相對大，且基板W與洗淨構件46之相對旋轉速度比較大，可提高該洗淨構件之部分的洗淨效率。另外，洗淨構件46之靠近基板W中心側的部分(第九圖中洗淨構件46之左半部分)，如第十圖(a)所示，藉由洗淨構件46對基板W表面之接觸壓力P2相對小，且基板W與洗淨構件46之相對旋轉速度比較小，可減少在該洗淨構件之部分基板W受到來自洗淨構件46的反污染。藉此，可維持高洗淨性，確實洗淨至基板外周。
另外，如第十一圖所示，使比較洗淨構件50之旋轉軸O3與垂直軸O4一致，以旋轉軸O3為中心使比較洗淨構件50旋轉，並朝向基板W之外周緣，使比較洗淨構件50沿著移動方向M移動時，比較洗淨構件50之變形量(撓曲量)在比較洗淨構件50之全部區域大致一定，比較洗淨構件50對基板W表面之接觸壓力P3在比較洗淨構件50的全部區域大致一定。因而，
無法沿著比較洗淨構件50之移動方向M逐漸增大來調整比較洗淨構件50對基板W表面的接觸壓力P3，特別是以高洗淨度有效洗淨特性為疏水性之基板表面的大致全部區域變得困難。
再者，使基板W之旋轉方向E與比較洗淨構件50之旋轉方向F彼此為相同方向時，在比較洗淨構件50之靠近基板W中心側的部分(第十一圖中比較洗淨構件50之左半部分)，基板W之旋轉方向E與比較洗淨構件50之旋轉方向F彼此成為反方向，如第十二圖(a)所示，兩者之相對旋轉速度相對提高(兩旋轉速度之和)。另外，在比較洗淨構件50之靠近基板W外周側的部分(第十一圖中比較洗淨構件50之右半部分)中，如第十二圖(b)所示，基板W之旋轉方向E與比較洗淨構件50之旋轉方向F彼此成為順方向，兩者之相對旋轉速度相對降低(兩旋轉速度差之絕對值)。
因而，比較洗淨構件50位於基板W中心側之部分雖可確保高洗淨性，然而比較洗淨構件50位於基板W外周側之部分無法確保高洗淨性，而從比較洗淨構件50對基板W產生反污染，導致在基板W外周部之洗淨度降低。
另外，本實施例係使基板W與洗淨構件46彼此在反方向旋轉，不過亦可在相同方向旋轉。
如第十三圖所示，洗淨構件46之開始洗淨位置A，係以洗淨構件46沿著基板W之大致半徑方向的移動方向M而移動時，確實通過基板W之旋轉中心O5附近的方式，而沿著移動方向M設定於比基板W之旋轉中心O5後方的位置。換言之，係以洗淨構件46位於開始洗淨位置A時，洗淨構件46之下端接觸面46a不接觸基板W之旋轉中心O5，而洗淨構件46沿著移動方
向M移動時，下端接觸面46a通過基板W之旋轉中心O5上的方式構成。
亦可將洗淨構件46之開始洗淨位置A設定在基板W之外周緣附近，洗淨構件46在包含基板W之直徑的大致全長移動，在其中途，下端接觸面46a通過基板W之旋轉中心O5上。
此外，通過洗淨構件46之旋轉軸O1，沿著洗淨構件46之移動方向M而延伸的直線S1，與通過基板W之旋轉中心O5而與前述直線S1平行的直線S2之距離L，設定成比0大，且比洗淨構件46之下端接觸面46a的半徑R(=D1/2)小(0<L<D1/2)。
藉此，以洗淨構件46之下端接觸面46a通過基板W之旋轉中心O5，且洗淨構件46之旋轉軸O1不通過基板W之旋轉中心O5上的方式，可以洗淨構件46確實洗淨基板W之旋轉中心O5的不旋轉部分。
洗淨液供給噴嘴48並非在基板W上以細長矩形狀分布洗淨液之洗淨噴嘴，而係使用在基板W上以橢圓狀分布洗淨液之圓錐噴嘴，並以從洗淨液供給噴嘴48供給之洗淨液直接或洗淨液流動而到達基板W的旋轉中心O5附近之方式，配置洗淨液供給噴嘴48。再者，洗淨液供給噴嘴48係配置於洗淨液供給噴嘴48之噴射方向，換言之，連結洗淨液供給噴嘴48與基板W之旋轉中心O5的直線S3與前述直線S2形成之角度β成為60°~120°的位置。藉由如此配置洗淨液供給噴嘴48，可在筆型洗淨構件46工作之範圍供給大量新鮮之洗淨液。
此處，藥劑供給噴嘴係使用圓錐噴嘴，且以橢圓狀分布洗淨液，不過噴嘴形狀及洗淨液之分布形狀不限定於此。
供給至基板W表面之洗淨液，因基板W水平旋轉而受到離心
力，在對基板W表面接觸之同時向基板外周方向移動，並擴散至基板W全部表面。因而，如前述，藉由將洗淨液供給噴嘴48對洗淨構件46之移動方向M的角度β形成60°~120°，可將新鮮且大量之洗淨液供給至洗淨構件46的下端接觸面46a。
從洗淨液供給噴嘴48供給之洗淨液接觸基板W的接觸區域C對基板W之最外周位置、與基板W之旋轉中心O5的距離S4，宜為基板W半徑之1/3以上，如此在洗淨液接觸基板W狀態下，基板W旋轉時，洗淨液藉由離心力而均勻地擴散至基板W表面上。位於該接觸區域C對基板W之最外周位置的洗淨液，在基板W之表面上，藉由離心力而向基板W之外周搬運時，宜在洗淨構件46之最外周位置B的前方排出基板W之外周。因而，例如，基板W之表面係疏水性(接觸角≧60°)時，將基板之旋轉速度設定為200rpm以上。
在洗淨液存在下，在基板上摩擦洗淨構件而摩擦洗淨基板時，總合性之洗淨特性為使用洗淨液之除去微粒子等的洗淨特性與藉由洗淨構件之接觸的接觸洗淨特性之總和。如本例，藉由將新鮮且大量之洗淨液供給至洗淨構件46的下端接觸面46a，可獲得高洗淨特性，並且可提高洗淨液之使用效率。
第一圖所示之基板處理裝置係將從載入口12內之基板匣盒取出的基板表面搬送至研磨單元14a~14d之任何一個進行研磨。而後，將研磨後之基板表面以第一洗淨單元(滾筒洗淨單元)16粗洗淨後，以第二洗淨單元(基板洗淨裝置)18進行加工洗淨。而後，從第二洗淨單元18取出洗淨後之基板，搬入乾燥單元20使其乾燥，然後，將乾燥後之基板送回
載入口12之基板匣盒內。
接觸洗淨之總和性洗淨性為洗淨構件之接觸造成的污染與洗淨特性之總和。因此，為了評估因洗淨構件之接觸對基板造成的污染，將使用第二圖所示之第二洗淨單元(基板洗淨裝置)18來洗淨表面特性為親水性之樣品基板表面，進一步使洗淨後之樣品基板自旋乾燥時，計測在樣品基板表面留下之42nm以上微粒子(瑕疵)數時的結果，作為實施例1而顯示於第十四圖。同樣地，將使用第二圖所示之第二洗淨單元(基板洗淨裝置)18來洗淨表面特性為疏水性之樣品基板表面，進一步使洗淨後之樣品基板IPA乾燥時，計測在樣品基板表面留下之42nm以上微粒子(瑕疵)數時的結果，作為實施例2而顯示於第十四圖。
第十四圖中，將使用過去之一般洗淨單元，來洗淨表面特性為親水性之樣品基板表面，此外與實施例1同樣地，將計測在樣品基板表面留下之42nm以上微粒子(瑕疵)數時的結果，作為比較例1，同樣地，將計測在表面特性為疏水性之樣品基板表面留下之42nm以上微粒子(瑕疵)數時的結果，作為比較例2而顯示。
第十四圖中，瑕疵數係將比較例作為100%，以對比較例之百分率來顯示實施例的瑕疵數。第十五圖中亦同樣地顯示。
從第十四圖判明，實施例1、2與比較例1、2比較，洗淨後殘留於樣品基板表面之42nm以上的瑕疵數格外(親水性表面為70.69%，疏水性表面為0.22%)減少，可防止污染。並判明該效果在基板表面為疏水性之性狀時顯著。
將以研磨單元研磨在表面形成了表面特性為疏水性之Low
-K膜(k=2.4)的樣品基板之該表面(Low-K膜)，與前述同樣地使用第二圖所示之第二洗淨單元(基板洗淨裝置)18洗淨研磨後之樣品基板表面，進一步使洗淨後之樣品基板IPA乾燥時，計測留在樣品基板表面之100nm以上微粒子(瑕疵)數時的結果顯示於第十五圖，作為實施例3。並將研磨樣品基板表面(Low-K膜表面)，使用過去之一般洗淨單元洗淨研磨後之樣品基板表面。使洗淨後之樣品基板IPA乾燥，與實施例3同樣地計測100nm以上之微粒子(瑕疵)數。並將計測時之結果作為比較例3而顯示於第十五圖。
從第十五圖判明，實施例與比較例作比較，可使洗淨後殘留於樣品基板表面之100nm以上的瑕疵數格外減少(減少約30%)。
根據本發明，即使基板之表面特性為疏水性，仍可以高洗淨度洗淨基板表面。換言之，即使配線金屬使用銅，絕緣膜採用Low-K膜而形成金屬鑲嵌配線，藉由CMP而露出表面為疏水性之銅及Low-K膜的基板表面，仍可以高洗淨度洗淨該基板表面，減低殘留於表面之瑕疵數。
以上係說明本發明一種實施形態，不過本發明不限定於上述之實施形態，在其技術性思想之範圍內當然可以各種不同形態來實施。
46‧‧‧洗淨構件
46a‧‧‧下端接觸面
46b‧‧‧上端面
α‧‧‧角
46c‧‧‧外周面
D1、D2‧‧‧直徑
Claims (6)
- 一種基板洗淨裝置，用以洗淨一基板的一表面，該基板洗淨裝置包括：一基板保持機構，固持及旋轉前述基板；一洗淨構件，具有一下端接觸面；一構件，保持前述洗淨構件，並在前述洗淨構件以一垂直延伸旋轉軸為中心旋轉時使得前述洗淨構件朝向一方向移動；及一洗淨液供給噴嘴，供給一洗淨液至前述基板的前述表面；其中，前述基板在前述洗淨液存在下被前述基板保持機構於一水平面上所旋轉，前述洗淨構件藉由將前述洗淨構件之前述下端接觸面與前述基板之前述表面摩擦，來摩擦洗淨前述基板之前述表面；前述洗淨構件具有前述下端接觸面與外周面上之直線形成的角α為90°<α≦150°之倒圓錐梯形狀；且係使前述洗淨構件之旋轉軸傾斜於與前述洗淨構件之移動方向相同的方向，並使前述洗淨構件朝向該方向移動。
- 如申請專利範圍第1項之基板洗淨裝置，其中係使前述洗淨構件對前述基板之旋轉方向旋轉於反方向。
- 如申請專利範圍第1項之基板洗淨裝置，其中係以前述洗淨構件之前述下端接觸面通過前述基板之旋轉中心，且前述洗淨構件之旋轉軸不通過前述基板之旋轉中心的方式，使前述洗淨構件朝向該方向移動。
- 一種基板洗淨方法，用以洗淨一基板的一表面，該基板洗淨方法包括：在一洗淨構件以一垂直延伸旋轉軸為中心旋轉時，使得前述洗淨構件朝向一方向移動，且於前述基板在一洗淨液存在下於一水平面上 被旋轉，藉由將前述洗淨構件之一下端接觸面與前述基板之前述表面摩擦，來摩擦洗淨前述基板之前述表面；其中，前述洗淨構件具有前述下端接觸面與外周面上之直線形成的角α為90°<α≦150°之倒圓錐梯形狀；且係使前述洗淨構件之旋轉軸傾斜於與前述洗淨構件之移動方向相同的方向，並使前述洗淨構件朝向該方向移動。
- 如申請專利範圍第4項之基板洗淨方法，其中係使前述洗淨構件對前述基板之旋轉方向旋轉於反方向。
- 如申請專利範圍第4項之基板洗淨方法，其中係以前述洗淨構件之前述下端接觸面通過前述基板之旋轉中心，且前述洗淨構件之旋轉軸不通過前述基板之旋轉中心的方式，使前述洗淨構件朝向該方向移動。
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